基于STM32F103RBT6制作使用WIFI控制四軸飛行器

　　本設(shè)計(jì)提出一種基于WIFI的微型四軸飛行器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速度傳輸，實(shí)時(shí)控制微型四軸飛行器的飛行速度、姿態(tài)，提高微型四軸飛行器的可靠性。

　　為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案如下：

　　一種基于WIFI的微型四軸飛行器，包括安裝主體，其關(guān)鍵在于，所述安裝主體上包圍設(shè)置有四個(gè)旋臂，四個(gè)所述旋臂處于同一水平面且整體呈“X”形，在靠近所述旋臂的端部均設(shè)有一個(gè)直流電機(jī)，所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有旋翼；所述安裝主體為一電路安裝腔，該電路安裝腔內(nèi)設(shè)有微控制器，所述微控制器分別與四個(gè)所述旋臂上的電機(jī)連接，在所述微控制器上連接WIFI通信模塊，所述微控制器經(jīng)WIFI通信模塊與飛行控制系統(tǒng)連通。

　　采用上述方案，四個(gè)旋臂處于同一水平面且整體呈“X”形，并通過設(shè)置在旋臂的端部直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)飛行，其中，相鄰兩個(gè)直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，相對(duì)兩個(gè)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相同，通過調(diào)節(jié)4個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)微型四軸飛行器空間6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，即分別沿X、Y、Z坐標(biāo)軸作平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及4個(gè)可以控制的基本運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即上下飛行、前后飛行、滾轉(zhuǎn)飛行和偏航飛行；通過WIFI通信模塊，微控制器與飛行控制系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無線通訊，飛行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高速度傳輸，飛行控制系統(tǒng)對(duì)微型四軸飛行器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，減少了微型四軸飛行器和其他物體發(fā)生碰撞，提高了微型四軸飛行器的安全性和可靠性。

　　進(jìn)一步描述，所述微控制器上連接有陀螺儀傳感器、加速度及磁力傳感器、LED狀態(tài)顯示模塊以及飛行姿態(tài)顯示模塊。

　　采用上述方案，根據(jù)陀螺儀傳感器、加速度及磁力傳感器確定實(shí)時(shí)監(jiān)測飛行器相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的X、Y、Z坐標(biāo)軸的偏離，同時(shí)檢測飛行器的加速度和飛行方向，并結(jié)合四元數(shù)得到歐拉角，從而得出飛行姿態(tài)參數(shù)，同時(shí)通過LED狀態(tài)顯示模塊和飛行姿態(tài)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示出來。

　　再進(jìn)一步描述，為了提高數(shù)據(jù)處理速率，所述微控制器為嵌入式微控制器，所述微控制器采用LPC2124芯片。

　　再進(jìn)一步描述，所述陀螺儀傳感器為三軸陀螺儀傳感器，所述陀螺儀傳感器采用FXAS21002芯片，該芯片小型、功耗低，該陀螺儀傳感器的芯片經(jīng)SPI接口與所述微控制器相連，傳輸數(shù)據(jù)塊，實(shí)時(shí)性好。

　　再進(jìn)一步描述，所述加速度及磁力傳感器采用FXOS8700CQ芯片，將加速度傳感器和磁力傳感器合二為一，大大降低了飛行器的載重，并且根據(jù)該傳感器可以飛行器的加速度及方向，有效監(jiān)管飛行器的飛行狀態(tài)，所述加速度及磁力傳感器的芯片采用SPI接口與所述微控制器相連。

　　再進(jìn)一步描述，所述WIFI通信模塊采用RN1723模塊，該模塊是一款獨(dú)立的、內(nèi)嵌2.4GHzIEEE802.11b/g模塊，其集成了晶振、電壓調(diào)節(jié)器、匹配電路、功率放大器等。并支持Infrastructure與SoftAp網(wǎng)絡(luò)模式，內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序：TCP，UDP，DHCP，DNS，ARP，HTTP客戶端與FTP客戶端。板載TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧以及唯一的MAC地址。支持UART通信接口，使用簡單的AT命令字與外部微處理器進(jìn)行讀寫操作?？紤]到該模塊如果采用外部天線，不僅其重量增加，并且也影響飛行器的正常飛行。因此在所述WIFI通信模塊的電路板上設(shè)置有板載天線，提高了WIFI通信模塊的通信可靠性，并降低了飛行器的載重。

　　再進(jìn)一步描述，由于飛行器要在空中完成各種飛行姿態(tài)，則飛行器上的所有結(jié)構(gòu)器件均需要連接牢固，則在所述電路安裝腔內(nèi)設(shè)置有電路板固定裝置，為了防塵防水，在所述電路安裝腔上還設(shè)置有電路板隔離裝置，其中電路板隔離裝置為包裹在安裝主體上的薄膜或者透明塑料板，從而延長飛行器的使用壽命，其中薄膜重量輕，不會(huì)大幅度增加飛行器載重，而透明塑料板使用時(shí)間長，不會(huì)經(jīng)常更換，使用方便。

　　本實(shí)用新型的有益效果：通過在微型四軸飛行器上設(shè)置WIFI通信模塊，使飛行器與飛行控制系統(tǒng)連通，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，減少控制延時(shí)而造成的損傷；并且在電路板上設(shè)置板載天線，既提高了傳輸速度，并且載重??；根據(jù)陀螺儀傳感器、加速度及磁力傳感器確定實(shí)時(shí)監(jiān)測飛行器相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的X、Y、Z坐標(biāo)軸的偏離，同時(shí)檢測飛行器的加速度和飛行方向，并結(jié)合四元數(shù)得到歐拉角，從而得出飛行姿態(tài)參數(shù)，同時(shí)通過LED狀態(tài)顯示模塊和飛行姿態(tài)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示出來；并在飛行器上設(shè)置電路板固定裝置，使飛行更加可靠；在飛行器上設(shè)置電路板隔離裝置，防塵防水，延長了飛行器的使用壽命。

　　本實(shí)用新型的工作原理：微型四軸飛行器通過WIFI通信模塊與飛行控制系統(tǒng)連通，微控制器采集油門、航向、滾轉(zhuǎn)、俯仰信號(hào)，并通過WIFI通信模塊傳送到飛行控制系統(tǒng)，飛行控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，致使微型四軸飛行器控制四個(gè)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)微型四軸飛行器垂直上升、垂直下降、向左移動(dòng)、向右移動(dòng)、向前移動(dòng)、向后移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)飛行、測向飛行、自由懸停、緊急停機(jī)等，在飛行過程中，LED狀態(tài)顯示模塊顯示無線通信狀態(tài)、飛行器啟動(dòng)狀態(tài)、緊急停機(jī)狀態(tài)、充電指示狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、電量狀態(tài)、電源指示狀態(tài)等，根據(jù)給定的信號(hào)，實(shí)時(shí)控制，并且恩對(duì)飛行姿態(tài)實(shí)時(shí)檢測，并對(duì)飛行器飛行姿態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整，形成閉環(huán)控制。